以下、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。尚、本実施形態では、画像形成装置としてプリンターを例に説明するが、これに限定する趣旨ではなく、画像形成装置は、例えば、複写機、ファクシミリ装置又は複合機であってもよい。図1は、本発明の画像形成装置の一実施形態に係るプリンター1の全体構成を示した概略断面図である。
図1に示すように、プリンター1は、機器本体1a内に、用紙Pを給紙する給紙部2、画像形成部3、及び定着部4を備えている。画像形成部3は、給紙部2から給紙された用紙Pを搬送しながら、外部のコンピューター等から受信した画像データに基づくトナー像を当該用紙Pに転写する。定着部4は、画像形成部3で用紙P上に転写されたトナー像を用紙Pに定着する定着処理を施す。また、機器本体1aの上面には、定着部4で定着処理の施された用紙Pが排紙される排紙部5が設けられている。
給紙部2は、給紙カセット21、ピックアップローラー22、27、給紙ローラー23、24、25、及びレジストローラー26を備えている。給紙カセット21は、用紙Pを貯留する。ピックアップローラー22は、給紙カセット21に貯留されている用紙Pを1枚ずつ取り出す。ピックアップローラー27は、機器本体1aの図1に示す左側面に取り付けられた不図示の手差しトレイに載置された用紙Pを取り出す。給紙ローラー23、24、25は、ピックアップローラー22、27によって取り出された用紙Pを用紙搬送路に送り出す。レジストローラー26は、給紙ローラー23、24、25によって用紙搬送路に送り出された用紙Pを一時待機させた後、所定のタイミングで画像形成部3に供給する。
画像形成部3は、画像形成ユニット7と、中間転写ベルト31と、二次転写ローラー32とを備えている。画像形成ユニット7は、中間転写ベルト31の表面(接触面)に、外部のコンピューター等から受信した画像データに基づくトナー像を一次転写する。二次転写ローラー32は、中間転写ベルト31上のトナー像を給紙カセット21から送り込まれた用紙Pに二次転写する。
画像形成ユニット7は、ブラック用ユニット7Kと、シアン用ユニット7Cと、マゼンタ用ユニット7Mと、イエロー用ユニット7Yと、を備えている。各ユニット7K、7C、7M及び7Yは、それぞれ感光体ドラム37(像担持体)を備えている。各感光体ドラム37は、図1に示す矢印方向(時計回り)に回転する。各感光体ドラム37の周囲には、帯電器39、露光装置38、現像装置71等が配置されている。
帯電器39は、感光体ドラム37の周面を帯電する。露光装置38は、帯電された感光体ドラム37の周面に画像データに基づくレーザー光を照射する。これによって、露光装置38は、感光体ドラム37上に画像データに基づく潜像を形成する。
現像装置71は、潜像が形成された感光体ドラム37の周面にトナーを供給することによって、感光体ドラム37の周面にトナー像を形成する。感光体ドラム37の周面に形成されたトナー像は、後述するように、中間転写ベルト31に一次転写される。
中間転写ベルト31は、無端状のベルト状回転体である。中間転写ベルト31は、表面(接触面)側が各感光体ドラム37の周面にそれぞれ当接するように、駆動ローラー33、従動ローラー34、バックアップローラー35、及び一次転写ローラー36等の複数のローラーによって張架されている。また、中間転写ベルト31は、各感光体ドラム37と対向配置された一次転写ローラー36によって感光体ドラム37に押圧された状態で、複数のローラーによって無端回転する。
駆動ローラー33は、ステッピングモーター等の駆動源によって与えられた駆動力で中間転写ベルト31を無端回転させる。従動ローラー34、バックアップローラー35、及び一次転写ローラー36は、駆動ローラー33による中間転写ベルト31の無端回転に伴って従動回転する。
一次転写ローラー36は、一次転写バイアス(トナーの帯電極性とは逆極性)を中間転写ベルト31に印加する。これにより、各感光体ドラム37上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム37と一次転写ローラー36との間で、駆動ローラー33の駆動によって図1に示す矢印(反時計回り)方向に周回する中間転写ベルト31に順次重ね塗られて、転写(一次転写)される。
二次転写ローラー32は、トナー像と逆極性の二次転写バイアスを用紙Pに印加する。これにより、中間転写ベルト31上に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラー32とバックアップローラー35との間で用紙Pに転写され、用紙Pにカラーの転写画像が転写される。
定着部4は、画像形成部3で用紙Pに転写された転写画像に定着処理を施す。定着部4は、加熱ローラー41と、周面が加熱ローラー41の周面に押圧当接される加圧ローラー42とを備えている。用紙Pに転写された転写画像は、当該用紙Pが加熱ローラー41と加圧ローラー42との間を通過する際の加熱による定着処理で用紙Pに定着される。定着処理の施された用紙Pは、搬送ローラー6によって排紙部5へ排紙される。搬送ローラー6は、定着部4と排紙部5との間の適所に配設されている。
また、機器本体1a内には、制御部10が設けられている。制御部10は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、制御プログラムを記憶するROM(Read Only Memory)、各種処理の実行時に一時的にデータを記憶するRAM(Random Access Memory)、入出力インタフェース回路及びこれらを接続するバスを備えたマイクロコンピューターによって構成されている。制御部10は、ROM等に記憶された制御プログラムをCPUによって実行することによって、装置内の各部の動作を制御する。
次に、現像装置71の構成について説明する。図2は、現像装置71の概略構成を示す断面図である。尚、画像形成ユニット7K,7C,7M及び7Yのそれぞれに備えられた現像装置71は、全て同様の構成である。
現像装置71は、現像ローラー72(現像剤担持体)、磁気ローラー73、パドルミキサー74、攪拌ミキサー75、穂切りブレード76、仕切板77、直流電源部93、及び交流電源部94を備えている。感光体ドラム37は、ドラムモーターM1によって駆動し、現像ローラー72は、現像モーターM2によって駆動する。つまり、感光体ドラム37と現像ローラー72は、それぞれ独立して駆動する。
現像ローラー72は、感光体ドラム37に対向する位置に配置されている。現像ローラー72は、周面にトナー(現像剤)を担持して搬送することにより、感光体ドラム37の周面にトナーを供給する。これによって、感光体ドラム37の周面に予め形成された潜像がトナー像として顕像化(現像)される。また、現像ローラー72には、磁気ローラー73と対向する位置に磁極が形成されるように磁石が内蔵されている。磁気ローラー73は、内部に配置された磁石によって磁気ブラシを形成し、現像ローラー72にトナーを供給する。
パドルミキサー74及び攪拌ミキサー75は、らせん状羽根を有しており、互いに逆方向にトナーを搬送しながら攪拌することによって、トナーを帯電させる。更に、パドルミキサー74は、帯電させたトナーを磁気ローラー73に供給する。穂切りブレード76は、磁気ローラー73上に形成された磁気ブラシの厚さを規制する。仕切板77は、パドルミキサー74と攪拌ミキサー75との間に設けられ、仕切板77の両端側より外側でトナーが自由に通過できるようになっている。
パドルミキサー74及び攪拌ミキサー75で帯電されたトナーは、磁気ローラー73に供給される。磁気ローラー73に供給されたトナーは、磁気ローラー73の内部の磁石によって磁気ブラシとなって搬送される。その後、磁気ブラシは、磁気ローラー73の表面のスリーブの回転によって、移動し、穂切りブレード76と磁気ローラー73との間を通過する際に、厚さが規制される。
直流電源部93は、現像ローラー72に直流電圧を印加する。交流電源部94は、現像ローラー72に交流電圧を印加する。直流電源部93から出力される直流電圧と交流電源部94から出力される交流電圧とが重畳された電圧である現像バイアス電圧が現像ローラー72に印加されることによって、感光体ドラム37と現像ローラー72との間には、電位差が発生する。この電位差によって、現像ローラー72の周面に担持されたトナーが、感光体ドラム37へ供給され、感光体ドラム37上に形成されている潜像の現像が行われる。
以下では、本発明の電源装置の一実施形態に係る電源装置9の詳細について説明する。図3は、本発明の電源装置の一実施形態に係る電源装置9の電気的構成の一例を示すブロック図である。
図3に示すように、電源装置9は、直流電源部93、交流電源部94、電流検出部95及び制御部10を備えている。
直流電源部93には、後述の現像制御部12によって出力された制御信号が入力される。直流電源部93は、商用電源等の交流電源から供給される交流電圧を所定レベルの交流電圧に変圧後、当該交流電圧を整流回路で整流する。これにより、直流電源部93は、入力された制御信号が示すレベル(所定レベル)の直流電圧を出力する。このようにして、直流電源部93は、制御信号が入力された後、交流電源から供給される交流電圧を変圧する等の過程を経て、当該制御信号が示すレベルに次第に安定する直流電圧を出力する。尚、直流電源部93による直流電圧の出力方法をこれに限定する趣旨ではない。
交流電源部94には、後述の現像制御部12によって出力された制御信号が入力される。交流電源部94は、商用電源等の交流電源から供給される交流電圧を所定レベルの直流電圧に変換後、更に、当該直流電圧を、入力された制御信号が示すピーク電圧やデューティー比等の所定レベルの交流電圧に変換する。このようにして、交流電源部94は、制御信号が入力された後、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する等の過程を経て、当該制御信号が示すレベル(所定レベル)に次第に安定する交流電圧を生成する。尚、交流電源部94による交流電圧の生成方法をこれに限定する趣旨ではない。交流電源部94は、生成した交流電圧と直流電源部93から出力された直流電圧とを重畳した電圧を、現像バイアス電圧として現像ローラー72に印加する。
電流検出部95は、現像ローラー72に入力される交流電流の電流値を検出する。例えば、図3に示すように、電流検出部95は、交流電源部94に接続され、交流電源部94の出力端へ流れる交流電流の電流値を検出する。尚、これに代えて、図3の一点鎖線部に示すように、交流電源部94と現像ローラー72とを接続する配線部に電流検出部95を接続し、交流電流の電流値を検出するようにしてもよい。
図3における破線矩形部に示す、直流電源部93、交流電源部94、電流検出部95、及び、現像ローラー72は、ブラック用ユニット7K、シアン用ユニット7C、マゼンタ用ユニット7M、及びイエロー用ユニット7Yのそれぞれに備えられており、全て同様の構成になっている。
制御部10は、現像バイアス電圧の制御に関連して、特に、初期電圧設定部11、現像制御部12、変化量検出部13、電圧補正部14、変化量記憶部15、及び時間設定部16として機能する。
初期電圧設定部11は、直流電源部93に出力させる直流電圧の目標レベル(直流目標レベル)を設定する。また、初期電圧設定部11は、交流電源部94に出力させる交流電圧の目標レベル(交流目標レベル)を設定する。具体的には、試験運転等の実験値に基づいて、各色のトナーを各色の現像ローラー72から感光体ドラム37に移動させるために必要な、現像ローラー72に印加すべき直流電圧の目標レベルと交流電圧の目標レベルとが予め定められ、ROM等に記憶されている。
図4は、現像バイアス電圧の波形の一例を示す図である。例えば図4に示すように、初期電圧設定部11は、ROM等から、直流電圧の目標レベルとして「200V」を取得し、交流電圧の目標レベルとして、ピーク電圧「1.25kV」とデューティー比「30%」とを取得する。尚、交流電圧のレベルは、ピーク電圧やデューティー比に限らず、振幅や、実効値、周波数等によって定めてもよい。
初期電圧設定部11は、ROM等から取得した直流電圧の目標レベルをRAMに記憶することにより、直流電圧の目標レベルを設定する。同様に、初期電圧設定部11は、ROM等から取得した交流電圧の目標レベルをRAMに記憶することにより、交流電圧の目標レベルを設定する。
現像制御部12は、初期電圧設定部11によってRAMに記憶された交流電圧の目標レベルよりも高い初期レベル(高レベル)の交流電圧の印加を交流電源部94に開始させる。
具体的には、現像制御部12は、RAMに記憶されている交流電圧の目標レベルを取得する。現像制御部12は、当該取得した目標レベルをROM等に予め記憶されている所定レベル増大したレベルを初期レベルとして決定する。
例えば、初期電圧設定部11によってRAMに記憶された交流電圧の目標レベルがピーク電圧「1.25kV」とデューティー比「30%」とを示しているとする。また、ROM等には、目標レベルを増大させる上記所定レベルとして、ピーク電圧「0.25kV」が記憶されているとする。この場合、現像制御部12は、ピーク電圧「1.25kV」を「0.25kV」増大したピーク電圧「1.5kV」と、デューティ比「30%」とを、交流電圧の初期レベルとして決定する。
現像制御部12は、当該決定した初期レベルを示す制御信号を交流電源部94へ出力することを開始する。これにより、交流電源部94は、当該制御信号が示す初期レベルに次第に安定する交流電圧を現像ローラー72に印加することを開始する。
また、現像制御部12は、交流電源部94に初期レベルの交流電圧の印加を開始させた第一時点から所定時間経過した第二時点になると、初期電圧設定部11によってRAMに記憶された目標レベルの直流電圧の印加を直流電源部93に開始させる。尚、現像制御部12は、後述する時間設定部16によってRAMに記憶された設定時間と同じ時間を、上記所定時間として用いる。
具体的には、現像制御部12は、第二時点になると、RAMに記憶されている直流電圧の目標レベルを取得し、当該取得した直流電圧の目標レベルを示す制御信号を直流電源部93へ出力することを開始する。これにより、直流電源部93は、当該制御信号が示す目標レベルに次第に安定する直流電圧を現像ローラー72に印加することを開始する。
第二時点以降に、後述の電圧補正部14によって直流電圧のレベルが増減された場合、現像制御部12は、当該増減後のレベルの直流電圧を直流電源部93によって現像ローラー72に印加させる。
具体的には、現像制御部12は、後述の電圧補正部14によって、増減後の直流電圧のレベルがRAMに記憶される度に、直流電源部93へ出力する制御信号を当該増減後の直流電圧のレベルを示す制御信号に変更する。これにより、現像制御部12は、当該増減後のレベルの直流電圧を直流電源部93によって現像ローラー72に印加させる。
また、現像制御部12は、第一時点から所定の設定時間経過した第三時点で、交流電源部94に印加させる交流電圧のレベルを、初期電圧設定部11によってRAMに記憶された交流電圧の目標レベルに変更する。尚、設定時間は、後述する時間設定部16によって設定される。
具体的には、現像制御部12は、第三時点になると、交流電源部94へ出力する制御信号を、RAMに記憶されている交流電圧の目標レベルを示す制御信号に変更する。これにより、交流電源部94は、現像ローラー72に印加する交流電圧のレベルを、当該制御信号が示す交流電圧の目標レベルに変更する。
変化量検出部13は、電流検出部95により検出された電流値の変化量を検出する。具体的には、変化量検出部13は、電流検出部95により検出された電流値から、前回検出された電流値を減算し、当該減算結果を電流値の変化量として検出する。そして、変化量検出部13は、当該検出した電流値の変化量を示す検出データとして出力する。
つまり、電流検出部95により検出された電流値が前回検出された電流値よりも増大していた場合、変化量検出部13は、正(+)の値を示す検出データを出力する。一方、電流検出部95により検出された電流値が前回検出された電流値よりも減少していた場合、変化量検出部13は、負(−)の値を示す検出データを出力する。
例えば、前回検出された電流値が「100μA」であり、今回検出された電流値が「110μA」であったとする。この場合、変化量検出部13は、変化量「+10μA」を示す検出データを出力する。一方、前回検出された電流値が「110μA」であり、今回検出された電流値が「100μA」であったとする。この場合、変化量検出部13は、変化量「−10μA」を示す検出データを出力する。
電圧補正部14は、後述の変化量記憶部15に記憶されている補正データを用いて、変化量検出部13により検出された変化量に応じて、RAMに記憶されている直流電圧のレベルを増減させる。
変化量記憶部15は、ROMの記憶領域の一部によって構成されている。変化量記憶部15には、変化量検出部13により検出される変化量と対応付けて、当該変化量に応じて電圧補正部14に直流電圧のレベルを増減させる量を示す補正データが記憶されている。
以下、電圧補正部14及び変化量記憶部15について詳述する。図5は、変化量記憶部15に記憶されている補正データの一例を示す図である。
例えば、図5に示すように、変化量記憶部15には、電流が「10μA」増大したことを示す変化量「+10μA」と対応付けて、直流電圧のレベルを「20V」減少させることを示す補正データ「DC−20V」が記憶されている。また、変化量記憶部15には、電流が「20μA」増大したことを示す変化量「+20μA」と対応付けて、直流電圧のレベルを「25V」減少させることを示す補正データ「DC−25V」が記憶されている。
このように、変化量記憶部15には、正の値を示す変化量が大きい程、つまり、電流検出部95により検出された電流値が増大する程、直流電圧のレベルを減少させることを示す補正データが記憶されている。
また、変化量記憶部15には、電流が「10μA」減少したことを示す変化量「−10μA」と対応付けて、直流電圧のレベルを「20V」増大させることを示す補正データ「DC+20V」が記憶されている。また、変化量記憶部15には、電流が「20μA」減少したことを示す変化量「−20μA」と対応付けて、直流電圧のレベルを「25V」増大させることを示す補正データ「DC+25V」が記憶されている。
このように、変化量記憶部15には、負の値を示す変化量が小さい程、つまり、電流検出部95により検出された電流値が減少する程、直流電圧のレベルを増大させることを示す補正データが記憶されている。
電圧補正部14は、変化量検出部13が出力した検出データが示す変化量と対応付けて変化量記憶部15に記憶されている補正データと、初期電圧設定部11によってRAMに記憶された直流電圧の目標レベルと、を取得する。そして、電圧補正部14は、当該取得した直流電圧の目標レベルを当該取得した補正データが示す量増減させる。そして、電圧補正部14は、当該増減後の直流電圧のレベルをRAMに記憶する。
これにより、現像制御部12は、電圧補正部14によってRAMに記憶された当該増減後の直流電圧のレベルを示す制御信号を直流電源部93へ出力する。このようにして、電圧補正部14は、変化量検出部13が出力した検出データが示す変化量に応じて直流電圧のレベルを増減させる。
例えば、図5に示すように、変化量記憶部15に補正データが記憶されているとする。また、変化量検出部13が出力した検出データが変化量「+10μA」を示していたとする。この場合、電圧補正部14は、当該変化量「+10μA」と対応付けて変化量記憶部15に記憶されている補正データ「DC−20V」を取得する。そして、電圧補正部14は、RAMから取得した直流電圧の目標レベルを、当該取得した補正データが示す「20V」減少させ、当該減少後の直流電圧のレベルをRAMに記憶する。変化量検出部13が出力した検出データが変化量「+20μA」を示していた場合は、電圧補正部14は、当該変化量「+20μA」と対応付けて変化量記憶部15に記憶されている補正データ「DC−25V」を取得する。そして、電圧補正部14は、RAMから取得した直流電圧の目標レベルを「25V」減少させ、当該減少後の直流電圧のレベルをRAMに記憶する。
このように、電圧補正部14は、変化量記憶部15に記憶されている補正データが示すように、電流検出部95により検出された電流値が増大する程、現像ローラー72に印加する直流電圧のレベルを減少させる。
一方、検出データが変化量「−10μA」を示していたとする。この場合、電圧補正部14は、当該変化量「−10μA」と対応付けて変化量記憶部15に記憶されている補正データ「DC+20V」を取得する。そして、電圧補正部14は、RAMから取得した直流電圧の目標レベルを、当該取得した補正データが示す「20V」増大させ、当該増大後の直流電圧のレベルをRAMに記憶する。検出データが変化量「−20μA」を示していた場合は、電圧補正部14は、当該変化量「−20μA」と対応付けて変化量記憶部15に記憶されている補正データ「DC+25V」を取得する。そして、電圧補正部14は、RAMから取得した直流電圧の目標レベルを「25V」増大させ、当該増大後の直流電圧のレベルをRAMに記憶する。
このように、電圧補正部14は、変化量記憶部15に記憶されている補正データが示すように、電流検出部95により検出された電流値が減少する程、現像ローラー72に印加する直流電圧のレベルを増大させる。
つまり、現像ローラー72に入力される交流電流の電流値が増大する程、現像ローラー72の負荷は減少していると考えられる。このため、電圧補正部14は、当該電流値の増大量が大きい程、現像ローラー72に印加する直流電圧のレベルを減少させる。反対に、現像ローラー72に入力される交流電流の電流値が減少する程、現像ローラー72の負荷は増大していると考えられる。このため、電圧補正部14は、当該電流値の減少量が大きい程、現像ローラー72に印加する直流電圧のレベルを増大させる。
尚、現像ローラー72の負荷の変動は、例えば、現像ローラー72と感光体ドラム37との間の距離の変動によって生じる。当該距離の変動は、例えば、現像ローラー72上のトナーの層厚が変化することや、現像ローラー72や感光体ドラム37に偏心が生じていること等が原因で発生する。上記距離が狭くなると、現像ローラー72と感光体ドラム37との間の静電容量が大きくなるので、現像ローラー72の負荷が増大する。一方、上記距離が広くなると、現像ローラー72と感光体ドラム37との間の静電容量が小さくなるので、現像ローラー72の負荷が減少する。
時間設定部16は、ROM等に予め記憶されている設定時間の初期値を取得し、当該取得した初期値を設定時間としてRAMに記憶する。これにより、時間設定部16は、設定時間を初期設定する。尚、設定時間の初期値は、現像動作に要する時間よりも十分に長い時間(例えば、1時間等)に定められている。
また、時間設定部16は、初期レベルの交流電圧の印加が開始された第一時点からの経過時間を計測する。そして、時間設定部16は、電流検出部95により検出された電流値が予め定められた目標電流値になったときに、RAMに記憶されている設定時間を、当該計測した経過時間に更新する。これにより、時間設定部16は、設定時間を再設定する。尚、目標電流値は、試験運転等による実験値に基づいて、上記目標レベルの交流電圧を印加したときに現像ローラー72に入力されるべき交流電流の電流値に定められ、ROM等に予め記憶されている。
以下では、現像バイアス電圧を印加する動作について説明する。図6は、現像バイアス電圧を印加する動作を示すフローチャートである。
制御部10が、外部のコンピューター等から画像データを含む印刷ジョブを受信したこと等により、画像形成ユニット7による画像の形成動作を開始し、当該画像の形成動作の過程で現像動作を開始したとする。この場合、図6に示すように、初期電圧設定部11は、ROM等に記憶されている、現像ローラー72に印加すべき交流電圧の目標レベルを取得し、当該取得した交流電圧の目標レベルをRAMに記憶する。これにより、初期電圧設定部11は、交流電圧の目標レベルを設定する(S1)。
次に、現像制御部12は、ステップS1でRAMに記憶された交流電圧の目標レベルを取得する。そして、現像制御部12は、当該取得した目標レベルをROM等に記憶されている所定レベル増大させることにより、交流電圧の初期レベルを決定する。そして、現像制御部12は、当該決定した初期レベルを示す制御信号を交流電源部94へ出力することを開始する。これにより、現像制御部12は、交流電源部94に、当該制御信号が示す初期レベルの交流電圧の印加を開始させる(S2)。これ以降、現像制御部12は、交流電源部94への制御信号の出力を継続する。
時間設定部16は、ROM等に予め記憶されている設定時間の初期値を取得し、当該取得した初期値を設定時間TとしてRAMに記憶する。これにより、時間設定部16は、設定時間Tを初期設定する(S3)。また、時間設定部16は、ステップS2で初期レベルの交流電圧の印加が開始された時刻t1(第一時点)からの経過時間の計測を開始する。
現像制御部12は、時刻t1から所定時間TDが経過していない場合(S4;NO)、直流電圧のレベルを示す制御信号を直流電源部93に出力しない。この場合、直流電圧が現像ローラー72に印加されていず、且つ、交流電圧のみが現像ローラー72に印加された状態で後述のステップS8が行われる。尚、現像制御部12は、ステップS3又は後述するステップS13で、時間設定部16によってRAMに記憶された設定時間Tと同じ時間を所定時間TDとして用いる。
一方、時刻t1から所定時間TDが経過し(S4;YES)、且つ、直流電圧の印加が開始されていない場合(S5;NO)、初期電圧設定部11は、ROM等に記憶されている、現像ローラー72に印加すべき直流電圧の目標レベルを取得する。初期電圧設定部11は、当該取得した直流電圧の目標レベルをRAMに記憶することにより、直流電圧の目標レベルを設定する(S6)。
そして、現像制御部12は、RAMに記憶されている直流電圧の目標レベルを示す制御信号を直流電源部93へ出力することを開始する。これにより、現像制御部12は、時刻t1から所定時間TD経過後の第二時点で、直流電源部93に、当該制御信号が示す目標レベルの直流電圧の印加を開始させる(S7)。これ以降、現像制御部12は、当該現像動作が終了するまでの間、直流電源部93への制御信号の出力を継続する。
また、現像制御部12は、時刻t1からRAMに設定されている設定時間Tが経過していない場合(S8;NO)、ステップS2で出力を開始した交流電圧の初期レベルを示す制御信号を変更せずに、当該制御信号をそのまま継続して出力する。この場合、初期レベルに次第に安定する交流電圧が現像ローラー72に印加された状態で、後述のステップS11が行われる。
一方、時刻t1からRAMに設定されている設定時間Tが経過し(S8;YES)、且つ、交流電圧のレベルが変更されていない場合(S9;NO)、現像制御部12は、交流電源部94に出力する制御信号を、ステップS2で出力を開始した交流電圧の初期レベルを示す制御信号に代えて、ステップS1でRAMに記憶された交流電圧の目標レベルを示す制御信号に変更する(S10)。
これにより、現像制御部12は、時刻t1から設定時間T経過後の第三時点で、交流電源部94に印加させる交流電圧のレベルを、ステップS1で設定された交流電圧の目標レベルに変更する。これ以降、現像制御部12は、当該現像動作が終了するまでの間、交流電圧の目標レベルを示す制御信号の出力を継続する。
ステップS2で交流電圧の印加が開始された後は、直流電圧の印加が開始されたか否かによらず、また、交流電圧のレベルが変更されたか否かによらず、電流検出部95は、現像ローラー72に入力される交流電流の電流値を検出する(S11)。
時間設定部16は、ステップS11で検出された電流値がROM等に予め記憶されている目標電流値になった時点で(S12;YES)、RAMに記憶されている設定時間Tを、ステップS3以降計測している時刻t1からの経過時間に更新する。これにより、時間設定部16は、設定時間Tを再設定する(S13)。
変化量検出部13は、ステップS11で検出された電流値とRAMに記憶されている前回検出された電流値(初期値は0)とを用いて電流値の変化量を検出し、当該検出した変化量を示す検出データを出力する(S14)。尚、変化量検出部13は、ステップS14において検出データを出力すると、ステップS11で検出された電流値を、前回検出された電流値としてRAMに記憶する。
次に、電圧補正部14は、上述のように、ステップS14で出力された検出データが示す変化量と対応付けて変化量記憶部15に記憶されている補正データを取得し、RAMから取得した直流電圧の目標レベルを、当該取得した補正データが示す量増減させる。そして、電圧補正部14は、当該増減後の直流電圧のレベルをRAMに記憶する(S15)。
これにより、ステップS7における直流電圧の印加が開始されていた場合は、現像制御部12によって、RAMに記憶されている当該増減後の直流電圧のレベルを示す制御信号が直流電源部93へ出力される。その結果、当該増減後の直流電圧のレベルの直流電圧が現像ローラー72に印加される。一方、ステップS7における直流電圧の印加が開始されていなかった場合は、現像制御部12によって直流電圧のレベルを示す制御信号が出力されていないので、当該増減後の直流電圧のレベルがRAMに記憶されるだけである。
ステップS15の実行後、当該現像動作が終了していない場合は(S16;NO)、ステップS4以降の処理が繰り返される。
尚、現像制御部12は、ステップS13の実行後のステップS8では、ステップS13でRAMに記憶された(再設定された)設定時間Tを用いる。また、現像制御部12は、ステップS13の実行後のステップS4では、ステップS13でRAMに記憶された(再設定された)設定時間Tと同じ時間を所定時間TDとして用いる。つまり、ステップS7で直流電圧の印加が開始される第二時点と、ステップS10で交流電圧のレベルが目標レベルに変更される第三時点とが同じになっている。
以下、現像動作時における現像バイアス電圧Vbの波形の一例について説明する。図7(A)は、交流電圧の目標レベルを変更しない場合の現像バイアス電圧Vbの波形の一例を示す図である。図7(B)は、交流電圧の目標レベルを変更する場合の現像バイアス電圧Vbの波形の一例を示す図である。尚、図7(A)及び図7(B)において、現像バイアス電圧Vbの波形は、正(+)のレベルの波形のみを示している。また、図7(A)及び図7(B)の横軸及び縦軸は、同じ縮尺(スケール)である。
従来の構成では、例えば図7(A)に示すように、時刻t11において、交流電圧の目標レベルを示す制御信号Raの出力を開始する。これにより、時刻t11において、目標レベルの交流電圧の印加を開始する。そして、時刻t11から時間T0が経過した時刻t12において、交流電圧のレベルが目標レベルに到達すると、直流電圧の目標レベルを示す制御信号Rdの出力を開始する。
この場合、時刻t12まで交流電圧のレベルが急速に増大したことに起因して、現像ローラー72に入力される交流電流の電流値は、時刻t12以降も大きく増大する。このため、時刻t12において直流電圧の印加を開始させたにも関わらず、時刻t12以降は、電圧補正部14によって直流電圧のレベルが0未満のレベルに減少され、直流電圧が出力されない状態になる。
その後、時刻t13において交流電圧のレベルが目標レベルに安定すると、交流電流の増大量も次第に減少する。このため、時刻t13以降は、電圧補正部14によって直流電圧のレベルが減少される量が次第に小さくなり、直流電圧のレベルが次第に直流電圧の目標レベルまで増大する。
その後、時刻t14において交流電流の電流値が目標電流値に安定すると、電圧補正部14によって直流電圧のレベルが増減されなくなり、直流電圧のレベルが目標レベルに安定する。
このように、従来の構成では、交流電流の電流値は、交流電圧の印加を開始した時刻t11以降増大し続け、時刻t14において目標電流値に安定する。このため、従来の構成では、直流電圧の印加が開始された時刻t12から時刻t14までの期間、電圧補正部14によって直流電圧のレベルを減少させる補正が行われる。
これに対し、上記実施形態の構成では、例えば図7(B)に示すように、時刻t1において、ステップS2(図6)を実行する。つまり、時刻t1において、現像制御部12は、交流電圧の目標レベルよりも高い初期レベルを示す制御信号Raの出力を開始する。これにより、現像制御部12は、時刻t1に初期レベルの交流電圧の印加を開始する。
この場合、交流電圧のレベルは、図7(A)に示す目標レベルの交流電圧の印加を開始した当初よりも急速に増大し、これに合わせて、交流電流の電流値も急速に増大する。
これにより、時刻t1から、図7(A)に示す時間T0が経過した時刻t2において、交流電圧のレベルは、目標レベルよりも高い初期レベルに到達する。また、時刻t1から、図7(A)に示す時間Td0よりも短い時間T1が経過した時刻t3において、交流電流の電流値は目標電流値に到達する。このとき、時間設定部16は、ステップS13(図6)において、時刻t1から時刻t3までの経過時間T1を設定時間TとしてRAMに記憶する。
その結果、現像制御部12は、時刻t1から設定時間Tと同じ所定時間TDが経過した時刻t3に、ステップS7(図6)を実行する。つまり、時刻t3において、現像制御部12は、直流電圧の目標レベルを示す制御信号Rdの出力を開始する。また、現像制御部12は、時刻t1から設定時間Tが経過した時刻t3に、ステップS10(図6)を実行する。つまり、時刻t3において、現像制御部12は、交流電源部94に出力する制御信号を、交流電圧の初期レベルよりも低い目標レベルを示す制御信号Raに変更する。
時刻t3以降、交流電圧のレベルは、時刻t3において変更された制御信号Raが示す目標レベルに次第に安定する。一方、時刻t2まで交流電圧のレベルが急速に増大したことに起因して、交流電流の電流値は、時刻t3以降も大きく増大する。このため、時刻t3において直流電圧の印加を開始させたにも関わらず、時刻t3以降は、ステップS15(図6)において、電圧補正部14によって直流電圧のレベルが0未満のレベルに減少され、直流電圧が出力されない状態になる。つまり、時刻t3以降は、直流電圧が出力されない状態のまま、交流電圧のレベルが次第に減少する。
その後、時刻t4において、交流電圧のレベルが目標レベルに安定すると、時刻t3以降に目標電流値よりも増大した交流電流の電流値は、再び目標電流値に近づくように減少する。このため、時刻t4以降は、ステップS15(図6)において、電圧補正部14によって直流電圧のレベルが目標レベル以上のレベルに増大され、急速に直流電圧のレベルが増大する。
その後、時刻t5において交流電流の電流値が目標電流値に安定すると、電圧補正部14によって直流電圧のレベルが増減されなくなり、直流電圧のレベルも目標レベルに安定する。
このように、上記実施形態の構成では、交流電流の電流値は、交流電圧の印加を開始した時刻t1以降増大し、時刻t3において目標電流値に一旦到達する。そして、交流電流の電流値は、時刻t3以降も増大し、交流電圧のレベルが目標レベルに安定した時刻t4になると減少して、時刻t5に目標電流値に安定する。このため、上記実施形態の構成では、図7(A)に示す時刻t12から時刻t14までの期間に比して短い、直流電圧の印加が開始された時刻t3から時刻t4までの期間だけ、電圧補正部14によって直流電圧のレベルを減少させる補正が行われる。
このように、上記実施形態の構成によれば、時刻t1(第一時点)で目標レベルよりも高い初期レベルの交流電圧の印加を開始し、時刻t1から設定時間T経過後の時刻t3(第三時点)で、交流電圧のレベルを目標レベルに変更する。このため、図7(A)に示したように、交流電圧の印加の開始当初から目標レベルの交流電圧を印加する場合(以下、場合Bと記載する)に比して、交流電圧のレベルを急速に増大させることができる。これにより、場合Bに比して、交流電圧のレベルを早期に目標レベルに安定させることができる。
また、交流電圧のレベルを場合Bに比して急速に増大することにより、現像ローラー72に入力される交流電流の電流値を場合Bに比して急速に増大させることができる。これにより、交流電流の電流値が目標電流値に安定するまでに要する時間を、場合Bに比して短くすることができる。その結果、電圧補正部14が交流電流の電流値の増大に応じて直流電圧のレベルを減少させる期間を場合Bに比して短くすることができる。これにより、場合Bに比して、直流電圧のレベルを早期に目標レベルに安定させることができる。
また、時刻t3において交流電流の電流値が目標電流値になる。このため、時刻t3において交流電圧のレベルを目標レベルに変更した後、短期間で交流電流の電流値を目標電流値に安定させることができる。これにより、時刻t3以降、電圧補正部14によって交流電流の電流値の増大に応じて直流電圧のレベルが減少される期間を短くすることができる。
また、時刻t1以降であって且つ時刻t3よりも前の時点(以下、時点Bと記載する)は、時刻t3に比して交流電圧の印加の開始時点に近い。このため、時点Bでは、時刻t3に比して、交流電流の電流値が急速に増大している可能性が高い。したがって、時点Bで直流電圧の印加を開始した場合、電圧補正部14によって直流電圧のレベルが大きく減少される期間が、時刻t3で直流電圧の印加を開始する場合に比して長くなり、無駄に直流電源部93を動作させることになる。
しかし、本構成によれば、時刻t3で直流電圧の印加を開始させるので、時点Bで直流電圧の印加を開始させる場合に比して、電圧補正部14によって直流電圧のレベルが大きく減少される期間を短くすることができる。これにより、直流電源部93を効率よく動作させることができる。
尚、上記実施形態は、本発明に係る実施形態の例示に過ぎず、本発明を上記実施形態に限定する趣旨ではない。例えば、以下に示す変形実施形態であってもよい。
(1)制御部10を、上記実施形態で説明したように、制御プログラムを実行することによって各部の動作を制御する構成に代えて、当該制御と同じ制御が可能なASIC等の制御回路で構成してもよい。
(2)制御部10が時間設定部16として機能しないようにし、ステップS12(図6)及びステップS13(図6)を省略してもよい。これに合わせて、試験運転等の実験により、現像ローラー72へ初期レベルの交流電圧の印加を開始した時点から、電流検出部95により検出された電流値が目標電流値になるまでの経過時間を計測し、当該計測した経過時間を、設定時間TとしてROM等に予め記憶してもよい。そして、現像制御部12が、ステップS8(図6)において、ROM等に予め記憶されている当該設定時間Tを用いるようにしてもよい。
(3)現像制御部12は、ステップS7(図6)において、時刻t1から所定時間TD経過後の第二時点で、直流電源部93に、当該制御信号が示す目標レベルの直流電圧の印加を開始させる。この所定時間TDは、設定時間Tと同じ時間に限らず、設定時間Tとは異なる0以上の時間であってもよい。つまり、現像制御部12は、時刻t1以降であって、時刻t1から設定時間T経過後の時刻t3とは異なる時点で、目標レベルの直流電圧の印加を開始してもよい。
例えば、所定時間TDを設定時間Tよりも長い時間に定めてよい。この場合、時刻t3以降に直流電圧の印加を開始させるので、上記時点Bで直流電圧の印加を開始させる場合に比して、電圧補正部14によって直流電圧のレベルが大きく減少される期間を短くすることができる。これにより、直流電源部93を効率よく動作させることができる。